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1、目录摘 要 III第 1 章 绪论 - 1 -1.1 设计实现要求 -1-1.2 设计方案确定 -1-第 2 章 原理简介 - 2 -2.1 逆变电源的原理简介 -2-2.2 升压斩波电路 -2-2.2.1 升压电路原理图 - 2 -2.2.2 原理分析 - 2 -2.3 三相电压型桥式逆变电路 - 3 -2.3.1 逆变电路原理图 - 3 -2.3.2 逆变电路原理 - 3 -2.4 SPWM 逆变器的工作原理- 3 -2.5 Simulink 仿真环境-4 -第 3 章 仿真建模 - 5 -3.1 斩波电路仿真建模-53.2 逆变电路仿真建模-63.3 逆变电源仿真建模-6-第4章 仿真实
2、现- 8 -4.1 斩波电路仿真实现-84.2 逆变电路仿真实现 -94.3 逆变电源仿真实现 -9-总结 - 12 -参考文献 - 13 -逆变电源 Matlab 仿真研究摘要本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究,输入为100V,输出为380V、50Hz 三相交流电，采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路分为脉冲宽度调制（PWM）、 频率调制和混合型三种。在此使用第一种方法,也是应用最多的方法。通过控制开关器件 的通断实现电能的储存和释放过程，输出信号为方波，调节脉宽可以控制输出的电压的大 小。根据直流侧
3、电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。这里 的逆变电路属电压型。采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。该电路的输 出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控制外，还需要专门的滤波电路进行 滤波。滤波电路采用 RLC 滤波电路。本文基于mat lab实现了对逆变电源的仿真研究，并开发了基于simulink的模块。学 会了如何用mat lab对其进行仿真，完成了课程设计的基本要求。关键词：脉冲宽度调制，逆变电源，仿真研究第1 章 绪论1.1 设计实现要求本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究,输入为100V,输出为380V、50Hz 三相交流电，
4、采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。1.2 设计方案确定由于要求的输出为380V、50Hz三相交流电，显然不能直接由输入的100V直流电逆 变产生，需将输入的100V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波 电路得到要求的输出。根据课本所学的，可以采用升压斩波电路和三相电压型桥式逆变电 路的组合电路，将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得到三相交流电，同时采用 PWM 控制技术，使其频率为 50HZ。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路分为脉冲宽度调制（PWM）、 频率调制和混合型三种。在此使用第一种方法，也是应用最多的方法。通过控制开关器
5、件 的通断实现电能的储存和释放过程，输出信号为方波，调节脉宽可以控制输出的电压的大 小。根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。这里 的逆变电路属电压型。采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。该电路的输 出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控制外，还需要专门的滤波电路进行 滤波。滤波电路采用 RLC 滤波电路。直流斩波电路采用PWM斩波控制，输出的方波经过滤波电路后变为直流电送往逆变 电路。逆变采用PWM逆变电路，采用SPWM作为调制信号，输出PWM波形，再经过滤 波电路得到380V、50Hz三相交流电。系统总体框图如图1-1所示。图 1-1
6、 系统总体框图最后通过MATLAB集成环境simulink进行仿真，验证结果。第 2 章 原理简介2.1 逆变电源的原理简介利用晶闸管电路把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程，定义为逆 变。例如：应用晶闸管的电力机车，当下坡时使直流电动机作 为发电机制动运行，机车 的位能转变成电能，反送到交流电网中去。又如运转着的直流电动机，要使它迅速制动, 也可让电动机作发电机运行，把电动机的动能转变为电能，反送到电网中去。把直流电逆变成交流电的电路称 为逆变电路。在特定场 合下，同一套晶闸管变流 电路既可作整流，又能作逆变。变流器工作在逆变状态时，如果把变流器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆
7、变为同频率的 交流电反送到电网去 ，叫有源逆变。如果变流器的交流侧不与电网联接 ， 而直接接到负载，即把直流电逆变为某一频率或可调频率的交流电供给负载，则叫无 源逆变。交流变频调速就是利用这一原理工 作的。有源逆变除用于直流 可逆调速系统 外， 还用于交流饶线转子异步 电动机的串级调速和高压直流输 电等方面。2.2 升压斩波电路2.2.1 升压电路原理图图 2-1 升压斩波电路原理图2.2.2 原理分析假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I，同时C的电压向负载供1电，因C值很大，输出电压u为恒值，记为U。设V通的时间为t，此阶段L上积蓄的能 o o on量为EIt V断时，E和
8、L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为t，则此期间1 on，off电感L释放能量为騙，稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，EI t1 on=(U - E) I t ，化简得0 1 offTE toff输出电压高于电源电压， 故称升压斩波电路，也称之为boost变换器。T与t的比值为升压比，将升压比的 1 off倒数记作P，由于a +0 =1，故U 0二E。升压斩波电路能使输出电压高于电源01 - a电压的原因：L储能之后具有使电压泵升的作用，并且电容C可将输出电压保持住。2.3 三相电压型桥式逆变电路2.3.1 逆变电路原理图2.3.2 逆变电路原理该电路采用双极性控制方式，U
9、、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角载波u， c三相的调制信号urU、u rV和urW 一次相差120。U、V和W各相功率开关器件的控制规 律相同，现以U相为例来说明。当uu时，给上桥臂v以导通信号，给下桥臂V以关 rU c 1 4断信号，则U相相对于直流电源假想中点N 的输出电压u= U /2。当u u Help Demos Simulink SimPowerSystemsGeneral Demos 中的 Three-Phase Two-Level PWM Voltage Source Converters。此电路采用了三相逆变桥集成块Universal Bridge 3 arms，滤波电路也已 由 Three-Phasse Parallel RLC Load 模块构成，不需另加滤波电路。在此电路的基础上 稍作修改，即构成三相桥式PWM型逆变电路模型，如图3-3所示。其中变压器仅起隔离作 用，不对电压进行升降。图 3-3 三相桥式 PWM 型逆变电路模型3.3 逆变电源仿真建模将斩波电路的输出接到逆变电路的输入，就得到逆变电源仿真模型，如图 3-4 所示。jingABC mE ujPulse GeneratorDiodeVolta ie MeasurementlVoLage MeaEureme
